(57)【要約】  【課題】スパイラルフィンチューブ型熱交換器の伝熱面積の有効利用による熱交換能力が高い熱交換ユニットを提供する。  【解決手段】内部を冷媒２が流動する伝熱管３と伝熱管３の外周に螺旋状に巻き付けたフィン４とから構成されるスパイラルフィンチューブ型熱交換器５と、ファン７とを備えた熱交換ユニット１において、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５は筒形状に成形し、筒形状側面から空気６を流入、又は流出させることにより、高い熱交換能力を得ることができる。【選択図】図１
2005300097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を冷媒が流動する伝熱管と前記伝熱管の外周に螺旋状に巻き付けたフィンとから構成されるスパイラルフィンチューブ型熱交換器と、ファンとを備え、前記スパイラルフィンチューブ型熱交換器は筒形状に成形し、前記筒形状側面から空気を流入、又は流出させたことを特徴とした熱交換ユニット。
【請求項２】
前記スパイラルフィンチューブ型熱交換器は、円筒形状に成形したことを特徴とした請求項１に記載の熱交換ユニット。
【請求項３】
前記スパイラルフィンチューブ型熱交換器は、円周方向に複数の円筒が重なるように多重巻きとしたことを特徴とした請求項２に記載の熱交換ユニット。
【請求項４】
前記スパイラルフィンチューブ型熱交換器は、円筒軸方向にフィンの巻き付けピッチを可変させたことを特徴とした請求項２に記載の熱交換ユニット。
【請求項５】
前記スパイラルフィンチューブ型熱交換器の伝熱管内を流動する冷媒が風向下流側伝熱管から風向上流側伝熱管へと流動する配管とした請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱交換ユニット。
【請求項６】
前記伝熱管内を流動する冷媒を可燃性冷媒としたことを特徴とした請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱交換ユニット。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の熱交換ユニットを備えた冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱管と伝熱管の外周に螺旋状に巻き付けたフィンとからなるスパイラルフィンチューブ型熱交換器とファンとを備えた熱交換ユニット、及び冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に冷蔵庫においては、食品の収納が不可能な無効スペースは極力小さく、食品の収納が可能な庫内の有効スペースが大きいことが望まれ、すべてが収納可能なスペースであることが理想である。機械室は無効スペースの最たるものであり、縮小化が進んでいることから省スペース性に優れた熱交換器が求められている。また、機械室の吸い込み口近辺はほこりがたまりやすく、ほこりにより熱交換器のフィンの目詰まりが発生し、熱交換能力が低下するという問題もあり、耐ほこり性に優れた熱交換器が求められている。また近年、地球温暖化など環境問題との絡みから、冷蔵庫などに使用する冷媒として、地球温暖化係数の低いイソブタンやプロパンなどの可燃性冷媒を使用するケースが増えてきており、冷媒漏れにより発火の危険性のある可燃性冷媒においても安全を確保できる、冷媒漏れに対する信頼性の高い熱交換器が求められている。
【０００３】
スパイラルフィンチューブ型熱交換器は、伝熱管と伝熱管の外周に螺旋状に巻き付けたフィンとから構成され、平面状または立体状に成形して構成されるため、形状を比較的自由に設定できることからフィンアンドチューブ型熱交換器に比べ、同一熱交換能力において省スペース化を図ることができる。また、伝熱管と伝熱管の外周に螺旋状に巻き付けたフィンとから構成されていることで、フィンアンドチューブ型熱交換器に比べてフィンピッチを広く設定できることやフィンの形状が円形であることからほこりが付着しにくく、耐ほこり性に優れている。また、伝熱管の接続部が出入り口部のみであることから、冷媒漏れに対する信頼性も高い。
【０００４】
以上のことから、省スペース性、耐ほこり性に優れ、信頼性の高いスパイラルフィンチューブ型熱交換器を備えた熱交換ユニットが多く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図６は特許文献１に記載された従来の熱交換ユニットの正面図である。
【０００６】
図６に示すように、熱交換ユニット１は内部を冷媒２が流動する伝熱管３と、伝熱管３の外周に螺旋状に巻き付けたフィン４とから構成され、蛇行状に屈曲、あるいは湾曲するように曲げ加工されて立体形状に成形されているスパイラルフィンチューブ型熱交換器５、熱交換に必要な空気６をスパイラルフィンチューブ型熱交換器５に流入させるファン７、ファン７を駆動するモーター８から構成されていている。モーター８により駆動されるファン７により、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５に空気６が流入されて、空気６と伝熱管３内を流動する冷媒２を強制的に熱交換させるものである。
【特許文献１】特開２０００−９７５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の構成では、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５は蛇行状に屈曲、あるいは湾曲するように曲げ加工されて立体形状に成形されていて、曲げ加工の都合上、その立体形状の中に、伝熱管３とフィン４のない空間部分が存在する。ファン７によりスパイラルフィンチューブ型熱交換器５に空気６が流入される際に、空気６がその空間部分を通るため、熱交換されない部分が発生する。そのため効率的な熱交換ができず、高い熱交換能力が得られないという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、スパイラルフィンチューブ型熱交換器の伝熱面積部分を、空気の経路に均一に配置した、高い熱交換能力が得られる熱交換ユニット及び冷蔵庫を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換ユニットは、内部を冷媒が流動する伝熱管と前記伝熱管の外周に螺旋状に巻き付けたフィンとからなるスパイラルフィンチューブ型熱交換器と、ファンとを備え、前記スパイラルフィンチューブ型熱交換器は筒形状に成形し、前記筒形状側面から空気を流入、又は流出させたものである。
【００１０】
これによって、ファンを、前記筒形状側面から空気が流入、又は流出するように配置することで、ファンによる空気の経路にスパイラルフィンチューブ型熱交換器の筒形状側面が配置されるようになり、筒形状側面の伝熱面積を十分に有効利用することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、高い熱交換能力が得られる熱交換ユニット及び冷蔵庫を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、内部を冷媒が流動する伝熱管と前記伝熱管の外周に螺旋状に巻き付けたフィンとからなるスパイラルフィンチューブ型熱交換器と、ファンとを備え、前記スパイラルフィンチューブ型熱交換器は筒形状に成形し、前記筒形状側面から空気を流入、又は流出させたことを特徴とする熱交換ユニットであり、ファンを、前記筒形状側面から空気が流入、又は流出するように配置することで、ファンによる空気の経路にスパイラルフィンチューブ型熱交換器の筒形状側面が配置されるようになり、筒形状側面の伝熱面積を十分に有効利用することができ、熱交換能力を向上することができる。また、それにより同一熱交換能力とした場合、スパイラルフィンチューブ型熱交換器の小型化が図れ、熱交換ユニットの小型化が図ることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記スパイラルフィンチューブ型熱交換器は、円筒形状に成形したものであり、スパイラルフィンチューブ型熱交換器を円筒形状にすることで、巻き付け加工のみによる成形が可能となり、伝熱管曲げ加工部に対する機械的負荷が少なく、伝熱管内を流動する冷媒の漏れの恐れを低減することができる。また、蛇行状に屈曲、あるいは湾曲するような曲げ加工が不要なため、曲げ加工に必要な設備投資を抑制することができ、また生産効率を向上させることができることから、製造コスト低減を図ることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記スパイラルフィンチューブ型熱交換器は、を円周方向に複数の円筒が重なるように多重巻きとしたものであり、これによって、ファンによる空気の経路に多重にスパイラルフィンチューブ型熱交換器が配置されるようになり伝熱面積が増加し、また、スパイラルフィンチューブ型熱交換器円筒形状内部の空間スペースの有効利用にもつながり、熱交換能力を向上することができる。またそれにより、同一熱交換能力とした場合、省スペース化が可能となり、スパイラルフィンチューブ型熱交換器の小型化が図れ、熱交換ユニットの小型化を図ることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記スパイラルフィンチューブ型熱交換器のフィン巻き付けピッチを円筒軸方向に可変させたものであり、これによって、スパイラルフィンチューブ型熱交換器全体としての通気抵抗のバランスが良くなり、そのため熱交換能力を向上することができ、同一熱交換能力とした場合、スパイラルフィンチューブ型熱交換器の小型化が図れ、熱交換ユニットの小型化を図ることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記スパイラルフィンチューブ型熱交換器の伝熱管内を流動する冷媒が風向下流側伝熱管から風向上流側伝熱管へと流動する配管としたものであり、これによって、冷媒と空気の熱交換効率が良くなり、熱交換能力を向上することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記伝熱管内を流動する冷媒を可燃性冷媒としたものであり、蛇行状に屈曲、あるいは湾曲するような曲げ加工が不要であるため、伝熱管曲げ加工部に対する機械的負荷が少なく、伝熱管の生地リークによる可燃性冷媒の漏れる危険性を低減することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の熱交換ユニットを備えた冷蔵庫であり、これにより、冷蔵庫の消費電力低減が図ることができる。また、熱交換ユニットの小型化により、冷蔵庫の庫内スペースを有効に活用することができる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における熱交換ユニットの正面図、図２は、同実施の形態における熱交換ユニットの他の実施例の正面図である。図１、図２において、熱交換ユニット１は、内部を冷媒２が流動する伝熱管３と、伝熱管３の外周に螺旋状に巻き付けたフィン４とから構成され、筒形状に成形されているスパイラルフィンチューブ型熱交換器５、熱交換に必要な空気６をスパイラルフィンチューブ型熱交換器５に筒形状側面から流入、又は流出させるファン７、ファン７を駆動するモーター８から構成されている。
【００２１】
以上のように構成された熱交換ユニット１について、以下その動作、作用を説明する。
【００２２】
モーター８により駆動されるファン７により、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５の筒形状側面から空気６が流入、又は流出されて、伝熱管３内を流動する冷媒２と空気６が、伝熱管３及びフィン４を介して熱交換する。したがって、空気６と伝熱管３及びフィン４が接触する面、つまり伝熱面の面積が大きいほど熱交換効率は上昇する。また、ファン７によりスパイラルフィンチューブ型熱交換器５に流入される空気６の量が多いほど熱交換効率は上昇する。
【００２３】
ファン７をスパイラルフィンチューブ型熱交換器５の筒形状片端面の外側に設置することで、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５の伝熱部である筒形状側面を経路として空気６を流入、又は流出させることができ、外側面全周を開口部として利用できるため、空気６と伝熱管３及びフィン４の接触する部分が多くなり、伝熱面積が十分に確保できる。そのため、熱交換効率が向上し、熱交換能力が上がり、同一熱交換能力とした場合、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５の小型化が図れ、熱交換ユニット１の小型化を図ることができる。ファン７の設置角度、位置、向きなどについては、スパラルフィンチューブ型熱交換器５の伝熱面である筒形状側面全周にわたってバランス良く空気６を流入、又は流出させ熱交換の効率化を図ることができるということから、ファン７を、ファン７の回転軸とスパイラルフィンチューブ型熱交換器５の筒形状の軸が同軸となるように設置することが望ましいが、機械室のレイアウト等の都合によりファン７を筒形状の軸に対して傾けて設置したり、ファン７とスパイラルフィンチューブ型熱交換器５の間にダクトを設けるなどといった形態にしても良い。
【００２４】
また、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５のファン７を設置しない側の片端面を密封し、ファン７を設置しない側の片端面からの空気６の流入又は流出を遮断することで、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５の伝熱面である筒形状側面への空気６の流入、又は流出をより促進することができ、伝熱管３及びフィン４と接触する空気６の量が増加することから熱交換効率が向上し、熱交換能力が上がり、同一熱交換能力とした場合、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５の小型化が図れ、熱交換ユニット１の小型化を図ることができる。密封する手段については、例えば円板形状の物体でファン７を設置しない側の片端面に蓋をするという方法があるが、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５のファン７を設置しない側の片端面からの空気６の流入、又は流出を遮断できれば特定はしない。また、蓋を使用する場合、蓋の材質、形状なども前記の目的を果たすものでかつ、腐食や破損など悪影響を及ぼすものでなければ、特定はしない。
【００２５】
また、図１又は図２に示すように、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５の伝熱管３内を流動する冷媒２が、風向下流側の伝熱管３から風向上流側の伝熱管３へと流動する配管とすることで、冷媒２と空気６の熱交換効率を向上させることができ、熱交換能力を向上することができる。
【００２６】
また、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５は筒形状、例えば円筒形状に成形されていることから、巻き付け加工のみによる成形が可能であるため、伝熱管３の曲げ加工部に対する機械的負荷が少なく、生地リークの可能性を低減することができるため、伝熱管３を流動する冷媒２の漏れの恐れを低減することができる。また、近年、地球温暖化問題との絡みから伝熱管３内を流動する冷媒２に、地球温暖化係数の低いイソブタンやプロパンなどの可燃性冷媒を使用する機会が増えてきているが、冷媒漏れによる発火の危険性がある可燃性冷媒を使用する場合においても、その危険性を低減することができる。
【００２７】
また、巻き付け加工のみによる成形が可能で、蛇行状に屈曲、あるいは湾曲するような曲げ加工が不要なため、曲げ加工に必要な設備投資を抑制することができ、また生産効率を向上させることができることから、製造コスト低減が図ることができる。
【００２８】
熱交換ユニット１を冷蔵庫に搭載することで、熱交換ユニット１の熱交換能力向上による冷蔵庫の消費電力低減や、熱交換ユニット１の小型化による冷蔵庫庫内スペースの拡大が可能である。
【００２９】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における熱交換ユニットの要部側面図、図４は同実施の形態における熱交換ユニットの説明図である。
【００３０】
熱交換ユニット１において、モーター８により駆動されるファン７により、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５に筒形状側面から空気６が流入、又は流出されて、伝熱管３内を流動する冷媒２と空気６が、伝熱管３及びフィン４を介して熱交換する。
【００３１】
図３に示すように、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５を円周方向に、複数の円筒が重なるように多重巻きにすることで、ファン７によりスパイラルフィンチューブ型熱交換器５の筒形状側面から流入、又は流出される空気６の経路に多重にスパイラルフィンチューブ型熱交換器５が配置されるようになり、伝熱面積が増加し、そのため熱交換能力が向上し、同一熱交換能力とした場合、スパイラルフィンチューブ型熱交換器の小型化を図ることができ、熱交換ユニットの小型化を図ることができる。また、その際、図４に示すように、円筒の多重巻き数を、ファン７が設置されている方の円筒形状片端面からもう一方の片端面に向かって漸次的に減らしていくことで、空気６の流れの強いファン７が設置されている方の円筒形状片端面近辺のスパイラルフィンチューブ型熱交換器５は円筒の多重巻き数が多くなり、通気抵抗が増加することから、空気６が流れにくく、また空気６の流れの弱いもう一方の片端面近辺のスパイラルフィンチューブ型熱交換器５は円筒の多重巻き数が少なくなり、通気抵抗が低下することから、空気６が流れやすくなるため、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５全体としての通気抵抗のバランスが良くなり、そのため熱交換能力が上がり、同一熱交換能力とした場合、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５の小型化が図れ、熱交換ユニット１の小型化を図ることができる。
【００３２】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３における熱交換ユニットの正面図ある。
【００３３】
熱交換ユニット１において、モーター８により駆動されるファン７により、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５に筒形状側面から空気６が流入又は流出されて、伝熱管３内を流動する冷媒２と空気６が、伝熱管３及びフィン４を介して熱交換する。
【００３４】
スパイラルフィンチューブ型熱交換器５のフィン４の巻き付けピッチを円筒軸方向に可変させることもできる。その際、図５に示すように、スパイラルフィンチューブ型熱交換器のフィン４の巻き付けピッチを、ファン７が設置されている方の円筒形状片端面からもう一方の片端面に向かって漸次的に広げていくことで、空気６の流れの強いファン７が設置されている方の円筒形状片端面近辺のスパイラルフィンチューブ型熱交換器５のフィン４の巻き付けピッチは密になり、通気抵抗が増加することから、空気６が流れにくく、また空気６の流れの弱いもう一方の片端面近辺のスパイラルフィンチューブ型熱交換器５のフィン４の巻き付けピッチは疎になり、通気抵抗が低下することから、空気６が流れやすくなるため、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５全体としての通気抵抗のバランスが良くなり、そのため熱交換能力が上がり、同一熱交換能力とした場合、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５の小型化が図れ、熱交換ユニット１の小型化を図ることができる。
【００３５】
また、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５のフィン４の巻き付けピッチを、ほこりの溜まりやすい部分（例えば、機械室の吸い込み口近辺）を疎に、それ以外の部分を密にすることで、ほこりによるフィン４の目詰まりを防止でき、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５全体としての通気抵抗のバランスが良くなり、そのため熱交換能力が上がり、同一熱交換能力とした場合、スパイラルフィンチューブ型熱交換器５の小型化が図れ、熱交換ユニット１の小型化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明に係る熱交換ユニットは、高い熱交換能力を得ることができるので、たとえば、冷媒を封入した冷凍サイクルを備えた自動販売機、ショーケースなどにも広く活用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１における熱交換ユニットの正面図
【図２】同実施の形態における熱交換ユニットの他の実施例の正面図
【図３】本発明の実施の形態２における熱交換ユニットの要部側面図
【図４】同実施の形態における熱交換ユニットの説明図
【図５】本発明の実施の形態３における熱交換ユニットの正面図
【図６】従来の熱交換ユニットの正面図
【符号の説明】
【００３８】
１    熱交換ユニット
２    冷媒
３    伝熱管
４    フィン
５    スパイラルフィンチューブ型熱交換器
６    空気
７    ファン
【図１】
2005300097.tif 000003
【図２】
2005300097.tif 000004
【図３】
2005300097.tif 000005
【図４】
2005300097.tif 000006
【図５】
2005300097.tif 000007
【図６】
2005300097.tif 000008